Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

Phương pháp giải

Các dạng bài thường gặp:

+ Bài toán cracking ankan:

Ankan X Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải Hỗn hợp Y

Bảo toàn nguyên tố C, H:

nC(X) = nC(Y)

nH(X) = nH(Y)

+ Bài toán liên quan đến phản ứng cộng:

nC trướcC trước = nC sau

+ Đốt cháy hợp chất hữu cơ

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

Bảo toàn nguyên tố C, O, N, H:

nC = nCO2

nH = 2nH2O

nN = 2 nN2

nO( CxHyOzNt) = 2nCO2 + nH2O – 2nO2

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho hỗn hợp khí A gồm 4 hidrocacbon thuộc các dãy dãy đồng đẳng khác nhau A1 A2, A3, A4 và hỗn hợp khí B gồm O2 và O3 có tỉ khối so với He bằng 9,5. Trộn A với B theo tỉ lệ thể tích VA : VB = 1,5 :3,2 rồi đốt cháy hỗn hợp thu được, sau phản ứng chỉ có CO2 và H2O với tỉ lệ thể tích tương ứng là 1,3 :1,2. Tỉ khối của hỗn hợp khí A so với He là:

A.6.

B.5.

C.7.

D.8

Giải:

Với bài toán cho tỉ lệ thể tích, số mol như vậy thì đầu tiên ta sẽ dùng phương pháp tự chọn lượng chất để giải cho đơn giản:

+ Chọn nA =1,5 mol; nB = 3,2 mol

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

+ Bảo toàn nguyên tố O:

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

Đáp án A

Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm C3H6, C4H10, C2H2 và H2. Cho m gam X vào bình kín có chứa một ít Ni làm xúc tác. Nung bình được hỗn hợp Y. Đốt cháy hoàn toàn Y cần V lít O2 (đktc), sản phẩm hấp thụ vào bình đựng nước vôi trong dư thu được dung dịch có khối lượng giảm 21,45 gam. Nếu Y đi qua bình đựng lượng dư dung dịch brom trong CCl4 thì có 24 gam brom phản ứng. Mặt khác, 11,2 lít hỗn hợp X đi qua bình đựng dung dịch brom dư trong CCl4 thấy có 64 gam brom phản ứng. Tìm V?

Giải:

Theo giả thiết, Y phản ứng được với dung dịch brom trong CCl4. Do đó trong Y còn hidrocacbon không no và H2 phản ứng hết.

Ta có sơ đồ sau:

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố cho C ta có:

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

Nhân 2 vế của (1) với 4 rồi trừ đi (3) ta được:

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn m gam một amin đơn chứ X bằng lượng không khí vừa đủ thu được 1,76g CO2; 1,26g H2O và V lít N2 (đktc). Gỉa thiết không khí chỉ gồm N2 và O2 trong đó oxi chiếm 20% về thể tích. Công thức phân tử của X và thể tích V lần lượt là:

A. X là C2H5NH2; V = 6,72 lít

B. X là C3H7NH2; V = 6,944 lít

C. X là C3H7NH2; V = 6,72 lít

D. X là C2H5NH2; V= 6,944 lít

Giải:

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

Ví dụ 4: Tiến hành cracking ở nhiệt độ cao 5,8g Butan. Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí X gồm: CH4, C2H6, C2H4, C3H6, C4H10. Đốt cháy hoàn toàn X trogn khí oxi dư, rồi dẫn toàn bộ sản phẩm sinh ra qua bình đựng H2SO4 đặc. Độ tăng khối lượng của bình H2SO4 đặc là:

A. 9,0g

B. 4,5g

C. 18,0g

D. 13,5g

Giải:

nC4H10 = 0,1 mol

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

Khối lượng bình đựng H2SO4 đặc tăng chính là khối lượng H2O bị hấp thụ

Bảo toàn nguyên tố H:

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

Đáp án A

Ví dụ 5: Thủy phân hết m gam tetrapeptit Ala-Ala-Ala-Ala (mạch hở) thu được hỗn hợp gồm 5,696 gam Ala, 6,4 gam Ala-Ala và 5,544 gam Ala-Ala-Ala. Giá trị của m là

A. 13,288.

B. 18,12.

C. 22,348.

D. 16,308.

Giải:

nAla = 0,064 ; nAla-Ala = 0,04; nAla-Ala-Ala = 0,024

Áp dụng sự bảo toàn nhóm Ala ta có:

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

⇒ m = 0,054.302 = 16,308

Đáp án D

Bài tập tự luyện

Bài 1: Hỗn hợp X gồm: HCHO, CH3COOH, HCOOCH3 và CH3CH(OH)COOH. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X cần V lít O2 (đktc), sau phản ứng thu được CO2 và H2O. Hấp thụ hết sản phẩm cháy vào bình đựng nước vôi trong dư, thấy khối lượng bình tăng 15,5 gam. Vậy giá trị của V tương ứng là:

A. 8,40 lít

B. 5,60 lít.

C. 3,92 lít.

D. 4,20 lít.

Các chất trong hỗn hợp X đều có công thức phân tử dạng CnH2nOn với n ∈[1;3]

Do đó khi đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X thu được

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

Vậy V = 0,25.22,4 = 5,6 (lít)

Đáp án B

Bài 2: Hợp chất X có công thức C2H7NO2 có phản ứng tráng gương, khi phản ứng với dung dịch NaOH loãng tạo ra dung dịch Y và khí Z, khi cho Z tác dụng với dung dịch hỗn hợp gồm NaNO2 và HCl tạo ra khí P. Cho 11,55 gam X tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, cô cạn dung dịch thu được số gam chất rắn khan là

A. 14,32 g.

B. 8,75 g.

C. 9,52 g.

D. 10,2 g

Khi cho Z tác dụng với dung dịch hỗn hợp gồm NaNO2 và HCl tạo ra khí P nên Z là amin bậc 1.

X lại có phản ứng tráng gương nên X phải là muối của axit fomic.

Vậy X là HCOOH3NCH3.

HCOOH3NCH3 + NaOH → HCOONa + CH3NH2

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải ⇒ m = 10,2 (g)

Đáp án D

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 12,88 gam hỗn hợp gồm một axit no đơn chức và một ancol no đơn chức được 0,54 mol CO2 và 0,64 mol H2O. Thực hiện phản ứng este hóa hoàn toàn lượng hỗn hợp trên thì thu được m (g) este. Giá trị của m là

A. 8,82g.

B. 10,20 g.

C. 12,30 g.

D. 11,08 g.

Khi đốt cháy axit no đơn chức và ancol no đơn chức lần lượt có nCO2 = nH2O và nH2O - nCO2 = nancol

nên trong hỗn hợp có nancol = nH2O - nCO2 = 0,1

Ta có khối lượng của ancol và axit ban đầu là: 12,88 = mC+mH +mO

Vì mỗi nguyên tử ancol có 1 nguyên tử O, mỗi nguyên tử axit có 2 nguyên tử O nên khối lượng O trong axit là:

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải ⇒ m = 10,2 (g)

Gọi số C của axit và ancol là a, b.

Ta có: 0,11a + 0,1b = 0,54 ⇒ 1,1a + b = 5,4

Do a, b nguyên nên ta dễ dàng suy ra

a = 4; b =1 ⇒ C3H7COOH; CH3OH

Thực hiện phản ứng este hóa thì ancol hết, axit dư.

Vậy Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

Đáp án B

Bài 4: Thủy phân m gam pentapeptit A có công thức Gly-Gly-Gly-Gly-Gly thu được hỗn hợp B gồm 3 gam Gly; 0,792 gam Gly-Gly; 1,701 gam Gly-Gly-Gly; 0,738 gam Gly-Gly-Gly-Gly; và 0,303 gam Gly-Gly-Gly-Gly-Gly. Giá trị của m là

A. 5,8345 g.

B. 6,672 g.

C. 5,8176 g.

D. 8,5450 g

nGly=0,04 (mol); nGly-Gly=0,006 (mol);

nGly-Gly-Gly=0,009 (mo1); nGly-Gly-Gly-Gly=0,003(mol); nGly-Gly-Gly-Gly-Gly=0,001 (mol) .

Bảo toàn gốc axit Gly ta có tổng nGly=0,096 (mol)

Vậy số mol peptit ban đầu là:

nGly-Gly-Gly-Gly-Gly= (tổng nGly)/5=0,0192(mol)

⇒m = 5,8176(g)

Đáp án C

Bài 5: Hỗn hợp X chứa muối natri của 2 axit cacboxylic đơn chức là đồng đẳng kế tiếp. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X sản phẩm thu được gồm H2O, Na2CO3 và CO2 trong đó số mol CO2 đúng bằng số mol X phản ứng. Công thức cấu tạo thu gọn của 2 muối trong X là

A. CH3COONa và C2H5COONa.

B. C2H5COONa và C3H7COONa.

C. C2H3COONa và C3H5COONa.

D. CH3COONa và HCOONa.

Gọi nX = a . Vì 2 muối đều có 1 nguyên tử Na trong phân tử, bảo toàn nguyên tố Na ta có: Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải ⇒ m = 10,2 (g)

Đáp án D

Bài 6: Este X (có khối lượng phân tử bằng 103 đvC) được điều chế từ một ancol đơn chức (có tỉ khối hơi so với oxi lớn hơn 1) và một amino axit. Cho 25,75 gam X phản ứng hết với 300 ml dung dịch NaOH 1M, thu được dung dịch Y. Cô cạn Y thu được m gam chất rắn. Giá trị m là

A. 29,75.

B. 24,25.

C. 27,75.

D. 26,25.

X có công thức phân tử là C4H9O2N. Vì X được điều chế từ ancol đơn chức có khối lượng mol lớn hơn 32 nên X có cấu tạo H2NCH2COOC2H5

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải ⇒ m = 10,2 (g)

⇒ m = 26,25 (gam)

Đáp án D

Bài 7: : Đun nóng hỗn họp hai ancol đơn chức, mạch hở với H2SO4 đặc, thu được hỗn hợp gồm các ete. Lấy 3,6 gam một trong các ete đó đem đốt cháy hoàn toàn, thu được 4,48 lít khí CO2 (ở đktc) và 3,6 gam H2O. Hai ancol đó là

A. CH3OH và C3H7OH.

B. C2H5OH và CH2=CH-CH2-OH.

C. CH3OH và CH2=CH-CH2-OH.

D. C2H5OH và CH3OH.

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải ⇒ m = 10,2 (g)

Do đó ete có công thức cấu tạo:

CH3 - O - CH2CH = CH2.

Vậy 2 ancol đó là CH3OH và CH2 = CHCH2OH

Đáp án C

Bài 8: Đốt cháy hoàn toàn 24,8 gam hỗn hợp X gồm (axetilen, etan và propilen) thu được 1,6 mol nước. Mặt khác 0,5 mol X tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 0,645 mol Br2. Phần trăm thể tích của etan trong hỗn hợp X là

A. 5,0%.

B. 3,33%.

C. 4,0 %.

D. 2,5%.

Gọi x, y, z lần lượt là số mol của C2H2, C2H6, C3H6 trong 24,8 gam X. Ta có:

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải ⇒ m = 10,2 (g)

x + y + z mol hỗn hợp X tác dụng được với 2x + z mol Br2

0,5 mol hỗn hợp X tác dụng được với 0,645 mol Br2

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải ⇒ m = 10,2 (g)

Vậy ⇒ Đáp án A

Bài 9: Xà phòng hóa hoàn toàn 1 kg chất béo có chỉ số axit bằng 2,8 người ta cần dùng 350 ml KOH 1M. Khối lượng glixerol thu được là

A. 16,1 g.

B. 32,2g.

C. 9,2 g.

D. 18,4 g.

Vì chỉ số axit là 2,8 nên để trung hòa axit trong 1g chất béo cần 2,8mg KOH.

Do đó trung hòa axit trong 1kg chất béo cần 2,8g KOH

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải ⇒ m = 10,2 (g)

Bài 10: Cho hỗn hợp khí X gồm HCHO, C2H2 và H2 đi qua ống sứ đựng bột Ni nung nóng. Sau một thời gian thu được hỗn hợp Y (gồm khí và hơi). Đốt cháy hoàn toàn Y cần dùng vừa đủ 0,07 mol O2, sinh ra 0,055 mol CO2 và 0,81 gam H2O. Phần trăm thể tích của HCHO trong X là

A. 25,00%.

B. 75,00%.

C. 66,67%%.

D. 33,33%.

Đốt cháy Y cũng tương tự như đốt cháy X

Bảo toàn nguyên tố O ta có:

Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải ⇒ m = 10,2 (g)

Đáp án D

Xem thêm các phương pháp giải nhanh bài tập Hóa học hay khác:

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

KHÓA HỌC GIÚP TEEN 2002 ĐẠT 9-10 THI THPT QUỐC GIA

Tổng hợp các video dạy học từ các giáo viên giỏi nhất - CHỈ TỪ 399K tại khoahoc.vietjack.com

cac-phuong-phap-giai-nhanh-hoa-hoc-huu-co-vo-co.jsp

Các loạt bài lớp 12 khác
Khóa học 12